JP2021085148A

JP2021085148A - トンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置

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Publication number: JP2021085148A
Application number: JP2019212053A
Authority: JP
Inventors: 原　秀利; Hidetoshi Hara; 秀利原; 雅寛西; Masahiro Nishi; 徳晃谷口; Noriaki Taniguchi
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2039-11-25
Also published as: JP7294995B2

Abstract

【課題】施工を容易に行うことができるとともに、品質管理の信頼性を高めることが可能なトンネル二次覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置を提供する。【解決手段】トンネル二次覆工を施工する際に、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を指示するための装置であって、トンネル覆工用型枠装置１００の側壁部から天端頂部に亘るトンネル横断方向に、コンクリート１層の打設高さに対応させて設けた複数の窓部２０と、窓部２０を閉塞するための透光性を有する閉塞部材と、トンネル覆工用型枠装置１００のトンネル内空側であって、閉塞部材に近接させるとともに、窓部２０を介して地山側の防水シート１１０へ向かって照明光を照射する発光装置１０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明はトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置に関するものであり、詳しくは、トンネル覆工を施工する際に、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を指示するための装置に関するものである。

トンネル覆工の施工における一般的な基準として、１層の厚さが５０ｃｍとなるようにコンクリートを打設するとされている。そこで、トンネル覆工を施工する際に、側壁部に対して高さ方向に５０ｃｍ毎にマーキングを施すことがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術は、トンネルの一次覆工と二次覆工の間に配設されるトンネル用防水シートであって、覆工空間内のコンクリート打設高さを管理するためのものである。このトンネル用防水シートは、二次覆工のコンクリート打設高さを示すマーキングが防水シートに印刷されている。また、マーキングは同一柄もしくは同一色のマーキングが所定のコンクリート打設高さ毎に配置され、任意の間隔に異なる柄または色が配置され、異なる柄または色毎に防水シートを切断して使用することができるようになっている。

しかし、マーキングが施された特殊な防水シートを使用するには、現場毎に新たな防水シートを用意しなければならず、費用が嵩むという問題がある。さらに、防水シートが撓んでしまった場合には、コンクリート打設高さを正確に指示できないおそれがある。

また、既存の防水シートにマーキングを施す場合には、トンネルの上部付近（天端付近）はマーキングができない。このため、検査窓間を３〜４回に分けてコンクリートを打設しているのが現状である。実際の施工現場において確認したところ、例えば、全高を１４回に分けて打設した場合、１層に換算すると４８．５ｃｍとなり、しっかり手順を遵守していることが確認できた。

しかし、このような方法では定量管理ができないため、条件の異なる現場において標準化することは難しい。作業手順を遵守すれば、天端部まで１層の厚さを５０ｃｍで打設ができることは証明できたものの、すべての現場で１層の厚さを５０ｃｍで施工していることまでは証明できない。

また、トンネル覆工用型枠装置にセンサを設置して、コンクリートの打設高さを検知するようにした技術もある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された技術は、コンクリートの打設高さを判別するトンネル覆工のセントルトンネル覆工用型枠装置に関するものである。このトンネル覆工のセントルトンネル覆工用型枠装置は、トンネル用セントル型枠の所定箇所に設置され、コンクリートの有無を検出する検出信号を受信する非接触型センサと、トンネルの覆工外周面とトンネル用セントル型枠間に打設されるコンクリートの打設位置を非接触型センサが受信した検出信号によって特定する制御手段とを有している。

特開２０１９−１５７４７１号公報特開２０１８−３５６３２号公報

ところで、現状においては、防水シートに１層の厚さが５０ｃｍとなるように表示している現場は少ないと考える。１層５０ｃｍをマーキングできるのは、足場の関係並びに費用と効果の関係から側壁部に限っていた。側壁部より上部（天端部）までは検査窓間（約２ｍ程度の間隔）を３回から４回に分けて打設しているのが現状である。この方法は作業員任せとなるために標準化が難しいだけではなく、施工品質管理の信頼性に乏しい。

また、センサによりコンクリートの打設高さを検知する装置及びシステムでは、標準配合（スランプ１５ｃｍ）のコンクリートを用いた場合、棒状バイブレータによる締固めが標準であるので、標準配合では流れ勾配が１０°以上となり、バイブレータ稼働時には高さが上下してセンサによるコンクリート検知に誤差が生じるおそれがある。また、センサの設置間隔に応じて誤差が生じるため、１層の打設高さを正確に指示することができないおそれがある。

さらに、このコンクリートの打設高さを検知する装置及びシステムは、１層５０ｃｍの打ち上がり高さの表示を目的としたものではなく、打ち上がり状況を表示装置等のモニターで「見える化」するための技術である。したがって、１層１ｍでコンクリートを打設したとしても、このコンクリートの打設高さを検知する装置及びシステムの目的は達成することができることになる。

１層５０ｃｍを標準としているのは、打設の基本として、バイブレータで長い距離をコンクリートを横流ししてはならないためである。例えば、１か所から１０．５ｍ横流ししてコンクリートを打設すると種々の不都合が生じる。このようなバイブレータによるコンクリートの横流しは、過度な締固めにもなるので、打設したコンクリート中の砕石が沈下したり、ブリージング（コンクリート中の水が上昇して表面にたまること）が発生したりすることで、施工品質が低下するおそれがある。

厚さ３５ｃｍ程度、長さ１０．５ｍの狭隘な箇所に、片側２か所の打設口のうちの１箇所から１層５０ｃｍではなく、例えば１ｍでコンクリートを打設すると、打設量としては３．７ｍ³程度ではあるが、コンクリートは型枠端部の妻側まで１０．５ｍ流れることになる。作業員は、コンクリートに向かって確実に締め固めるので、過度な締固めになってしまう。これが、「バイブレータによるコンクリートの横流し」である。１層５０ｃｍに設定すると、１か所からのコンクリート打設量は１．５ｍ³〜２ｍ³程度となる。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、トンネル覆工を施工する際に、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を正確に指示することにより、施工を容易に行うことができるとともに、施工品質管理の信頼性を高めることが可能なトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置は、トンネル覆工用型枠装置（セントル）の側壁部から天端頂部に亘るトンネル横断方向に、コンクリート１層の打設高さに対応させて設けた複数の窓部と、窓部を閉塞するための透光性を有する閉塞部材とを設ける。そして、トンネル覆工用型枠装置のトンネル内空側であって、閉塞部材に近接させるとともに、窓部を介して地山側へ向かって照明光を照射する発光装置を配設したことを特徴とするものである。

また、上述した構成に加えて、トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部は、トンネル延長方向に沿って複数箇所に設けることが好ましい。

また、上述した構成に加えて、窓部から照射する照明光は、トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部において、上下で隣り合う窓部でそれぞれ異なる色の照明光とすることが可能である。なお、複数群の窓部において、同一高さに配設した窓部は、同一色の照明光を照射する。

また、上述した構成に加えて、発光装置は、窓部毎に設置してもよいが、複数の窓部に対して照明光を照射可能としてもよい。

本発明に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置では、トンネル覆工用型枠装置に設けた窓部を介して地山側へ向かって照明光を照射することにより、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を指示している。したがって、足場を設置することができない等の理由で防水シートにマーキングを施すことが難しい場合等であっても、コンクリート１層毎の打設高さの基準を指示することができる。また、防水シートが撓んだとしても、コンクリート１層毎の打設高さの基準を正確に指示することができる。

このように、本発明に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置によれば、トンネル覆工を施工する際に、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を正確に指示することにより、施工を容易に行うことができるとともに、施工品質管理の信頼性を高めることが可能となる。

本発明の実施形態に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置の全体構成を示す説明図。発光装置の他の例を示す説明図。閉塞部材を取る付ける支持部材及び発光装置を収容する照明用筐体の断面図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置（以下、コンクリート打設高さ指示装置と略記することがある）を説明する。図１〜３は本発明の実施形態に係るトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置を説明するもので、図１は全体構成を示す説明図、図２は発光装置の他の例を示す説明図、図３は閉塞部材を取る付ける支持部材及び発光装置を収容する照明用筐体の断面図である。

＜コンクリート打設高さ指示装置の概要＞
本発明の実施形態に係るコンクリート打設高さ指示装置の概要について説明する。なお、以下に示す数値は一例であり、これらの数値に限定されるものではない。コンクリート打設高さ指示装置は、図１に示すように、発光装置１０（例えば、ＬＥＤランプ）をトンネル覆工用型枠装置（セントル）１００の側壁部から天端部にかけて、１層５０ｃｍ間隔を指示する位置に取り付ける。また、発光装置（ＬＥＤランプ）１０は、維持管理が容易となるように、交換ができる構造（取り外し可能な構造）としてある。

本実施形態では、発光装置（ＬＥＤランプ）１０は、トンネル覆工用型枠装置（セントル）１００の側壁部から天端部にかけて取り付けてある。これは、側壁部より下側では、防水シート１１０にマーキング１２０を施すことによりコンクリートの打設高さを指示できるためである。防水シート１１０にマーキング１２０を施すことができない場合には、側壁部より下側に発光装置（ＬＥＤランプ）１０を取り付けてもよい。

トンネル覆工用型枠装置１００には、直径５０ｍｍの窓部（開口）２０をあけて、厚さ３０ｍｍの透明アクリル板（透光性を有する閉塞部材３０）を取り付ける。閉塞部材３０の設置個所は、トンネル覆工用型枠装置１００の延長１０．５ｍ間に２か所（トンネル覆工用型枠装置１００の両端部から概ね２．５ｍ離れた位置）としてある。

発光装置（ＬＥＤランプ）１０の明るさは実証実験で確認して、施工の作業用照明にも使えることが好ましい。発光装置１０は、ＬＥＤランプのほかに、図２に示すように、長尺の蛍光灯型ＬＥＤランプ１１（Ｌ＝１．４ｍ）を閉塞部材３０（透明アクリル板）の直近に設置して、本発明の目的（５０ｃｍの高さを作業員が確認できること）を達成できれば、発光装置１０の数を減らすことができるので費用が低減する。

＜コンクリート打設高さ指示装置の装置構成＞
次に、コンクリート打設高さ指示装置を構成する各部材（装置）について、詳細に説明する。本発明の実施形態に係るコンクリート打設高さ指示装置はトンネル覆工用型枠装置１００に開設した窓部２０と、窓部２０に取り付ける閉塞部材３０と、窓部２０を介して地山側に設置した防水シート１１０に対して照明光を照射する発光装置１０とからなる。

＜トンネル覆工用型枠装置＞
図示しないが、トンネル覆工用型枠装置１００は、トンネルの内壁面に対応したアーチ状で、トンネルの延長方向に移動可能となっている。このトンネル覆工用型枠装置１００は、一対のレール上に載置する台車（ガントリー）と、トンネルの内空断面形状に対応した型枠部と、覆工材料の充填装置（例えば、圧送ポンプ）等を備えている。また、型枠部には、複数のコンクリート打設口を設けてある。

＜窓部＞
窓部２０は、図１及び図２に示すように、トンネル覆工用型枠装置１００の側壁部から天端頂部に亘るトンネル横断方向に、コンクリート１層の打設高さに対応させて複数設けてある。また、トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部２０は、トンネル延長方向に沿って複数箇所（例えば、２箇所）に設けてある。一群の窓部２０を２箇所設けた場合には、トンネル延長方向に沿って２列の窓部群を設けることになる。これらの窓部２０は、閉塞部材３０の形状に合わせた形状とする。例えば、円形の閉塞部材３０を使用する場合には、窓部２０の形状は円形となる。本実施形態の窓部２０は、直径約５０ｍｍの円形となっているが、窓部２０の形状及び大きさは特に限定されるものではない。

各窓部２０を設ける位置は、図１及び図２に示すように、コンクリート１層の打設高さに対応させている。発光装置１０からの照明光は、窓部２０を介して防水シート１１０に向かって水平方向に照射される。一方、トンネル覆工用型枠装置１００の型枠部は、覆工の形状に合わせて湾曲している。したがって、トンネル覆工用型枠装置１００に設ける窓部２０は、防水シート１１０に向かって照射される照明光の間隔に応じて設定する。本実施形態では、１層５０ｃｍとなるように照射光を照射するため、これに対応させて窓部２０の位置が設定されている。

＜閉塞部材＞
閉塞部材３０は、窓部２０を閉塞するための部材であり、透光性を有している。本実施形態の閉塞部材３０は、窓部２０の大きさに合わせて直径が約５０ｍｍ、厚みが約３０ｍｍの円形の透光性を有するアクリル板により構成されている。後に詳述するが、閉塞部材３０は、図３に示すように、トンネル覆工用型枠装置１００（型枠部材４０）に対して着脱可能となっている。すなわち、閉塞部材３０の表面が破損した場合、表面にキズ等が付いた場合、閉塞部材３０の色を変更したい場合には、閉塞部材３０を交換することができる。

また、トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部２０は、上下方向で５０ｃｍ間隔に配設されている。そして、上下方向に配設された各窓部２０において、５０ｃｍ間隔でそれぞれ異なる色の照明光を照射するには、上下方向に配設した閉塞部材３０において異なる色の部材を使用するか、上下方向に配設した閉塞部材３０に対して異なる色のフィルムを貼り付ける。なお、アクリル板を無色のアクリル板とし、発光装置１０から照射する照明光の色を異ならせてもよい。実証実験では、ＬＥＤランプに直接、赤色のスプレーで着色することにより、その効果を確認している。これにより、トンネル縦断方向で隣り合う異なる群において、同じ高さの窓部２０の位置が遠方（約５ｍ程度離隔した位置）からも確認できるため、確実に同じ高さの位置までコンクリートを打設することができる。

＜発光装置＞
発光装置１０は、図１及び図２に示すように、トンネル覆工用型枠装置１００のトンネル内空側であって、閉塞部材３０に近接させて設置する。そして、発光装置１０からの照明光は、窓部２０を介して地山側に設置した防水シート１１０へ向かって照射される。本実施形態の発光装置１０は、省エネ性に優れ、長寿命である等の理由で、ＬＥＤランプを使用しているが、白熱電球等、他の発光装置１０を使用してもよい。

上述したように、隣り合う窓部２０でそれぞれ異なる色の照明光を照射する場合には、発光装置１０から照射する照明光の色を異ならせてもよい。この点でも、発光色を容易に変更することができるので、ＬＥＤランプが有利となる。

また、発光装置１０は、複数の窓部２０に対して照明光を照射可能としてもよい。例えば、図２に示すように、長尺の蛍光灯型ＬＥＤランプ１１を用いて、複数の窓部２０に対して照明光を照射する。この場合、隣り合う窓部２０でそれぞれ異なる色の照明光を照射するには、隣り合う窓部２０に取り付ける閉塞部材３０の色をそれぞれ異ならせればよい。照明光の発光色は特に限定されないが、例えば、白色、赤色、青色等とすることができる。

＜支持部材／照明用筐体＞
上述したように、本実施形態のコンクリート打設高さ指示装置では、トンネル覆工用型枠装置１００の型枠部材４０に開口部を設けている。また、図３に示すように、型枠部材４０には、閉塞部材３０を着脱可能に支持するための支持部材５０を設けてあり、支持部材５０の背面側（トンネル内空側）に発光装置用筐体６０を取り付けて、この発光装置用筐体６０内に発光装置１０を収納している。

支持部材５０は、図３に示すように、窓部２０の周囲からトンネル内空側に向かって設けた筒状部５１と、筒状部５１の外面から内面にかけて開設したネジ孔５２と、ネジ孔５２にネジ付ける固定ネジ５３とを備えている。そして、窓部２０を塞ぐようにして閉塞部材３０を取り付け、閉塞部材３０の外周部に固定ネジ５３の先端部が当接するようにしてネジ孔５２に固定ネジ５３をネジ付けると、支持部材５０（窓部２０）に対して閉塞部材３０を固定することができる。一方、固定ネジ５３を緩めると、支持部材５０（窓部２０）から閉塞部材３０を取り外すことができる。

発光装置用筐体６０は、図３に示すように、筒状の本体部６１と、本体部６１の背面側（トンネル内空側）に着脱可能に取り付ける蓋部６２とを備えており、蓋部６２には発光装置１０を取り付けるためのソケット６３が設けられている。ソケット６３には電源ケーブル６４が接続されており、発光装置１０に電源が供給される。また、発光装置用筐体６０の背面には、水抜き孔６５が設けられている。

本実施形態の発光装置用筐体６０は支持部材５０の背面側に着脱可能となっている。このため、支持部材５０の背面側の外周面には雄ネジ部を設け、本体部６１の窓部２０側（閉塞部側）の内面には雄ネジ部にネジ付けるための雌ネジ部が設けてある。なお、図３では、支持部材５０の背面側の外周面に設けた雄ネジ部と、本体部６１の窓部２０側の内周面に設けた雌ネジ部とを纏めて、筐体ネジ部６６として符号を付している。したがって、支持部材５０の雄ネジ部に発光装置用筐体６０の雌ネジ部をネジ付けることにより、支持部材５０に発光装置用筐体６０を取り付けることができる。一方、支持部材５０の雄ネジ部と本体部６１の雌ネジ部とのネジ付けを解除することにより、支持部材５０から発光装置用筐体６０を取り外すことができる。

また、本体部６１の背面側（トンネル内空側）の外周面には雄ネジ部を設け、蓋部６２の内周面には雌ネジ部を設けてある。なお、図３では、本体部６１の背面側の外周面に設けた雄ネジ部と、蓋部６２の内周面に設けた雌ネジ部とを纏めて、蓋ネジ部６７として符号を付している。したがって、本体部６１の雄ネジ部に蓋部６２の雌ネジ部をネジ付けることにより、本体部６１に蓋部６２を取り付けることができる。一方、本体部６１の雄ネジ部と蓋部６２の雌ネジ部とのネジ付けを解除することにより、本体部６１から蓋部６２を取り外すことができる。

＜閉塞部材・発光装置の交換＞
閉塞部材３０は支持部に着脱可能に取り付けられているため、閉塞部材３０が破損した場合や、閉塞部材３０の色を変更したい場合に、閉塞部材３０を容易に交換することができる。また、発光装置１０は発光装置用筐体６０内に収容されており、発光装置用筐体６０は支持部材５０に着脱可能に取り付けられているため、発光装置１０が破損した場合や、発光装置１０から照射する照明光の色を変更したい場合に、発光装置１０を容易に交換することができる。また、発光装置１０を交換する場合に、発光装置用筐体６０の本体部６１から蓋部６２を取り外してもよい。

１０発光装置（ＬＥＤランプ）
１１発光装置（蛍光灯型ＬＥＤランプ）
２０窓部
３０閉塞部材
４０型枠部材
５０支持部材
５１筒状部
５２ネジ孔
５３固定ネジ
６０発光装置用筐体
６１本体部
６２蓋部
６３ソケット
６４電源ケーブル
６５水抜き孔
６６筐体ネジ部
６７蓋ネジ部
１００トンネル覆工用型枠装置（セントル）
１１０防水シート
１２０マーキング

Claims

トンネル覆工を施工する際に、打設するコンクリート１層毎の打設高さの基準を指示するための装置であって、
トンネル覆工用型枠装置の側壁部から天端頂部に亘るトンネル横断方向に、コンクリート１層の打設高さに対応させて設けた複数の窓部と、
前記窓部を閉塞するための透光性を有する閉塞部材と、
トンネル覆工用型枠装置のトンネル内空側であって、前記閉塞部材に近接させるとともに、前記窓部を介して地山側へ向かって照明光を照射する発光装置と、
を備えたことを特徴とするトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置。
前記トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部は、トンネル延長方向に沿って複数箇所に設けた、
ことを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置。
前記窓部から照射する照明光は、トンネル横断方向に複数設けた一群の窓部において、上下で隣り合う窓部でそれぞれ異なる色の照明光である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置。
前記発光装置は、複数の窓部に対して照明光を照射可能である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル覆工におけるコンクリート打設高さ指示装置。